镍钛合金牵引器及犬下颌骨体牵引成骨力学问题有限元初步研究

发布时间：2020-06-12 21:45

【摘要】：牵张成骨(distraction osteogenesis,DO)已有近百年历史,最早用于四肢长骨的牵张延长。上世纪70年代初期,Snyder等人首先进行了下颌牵张成骨的实验研究,近十年来,利用牵张成骨技术进行颌骨缺损修复以及颌骨延长的研究取得了长足的进步。镍钛记忆合金牵引器经动物实验证明其能有效的进行下颌骨的增高和延长。为了进一步获得力量更持续、超弹性范围更大的牵引器,我们设想借助有限元的方法建立牵引器的有限元模型,并探讨实现有限元模型的动态可视化的方法,为牵引器的计算机辅助设计(computer aided design,CAD)奠定基础。不完全截骨牵引成骨重建犬下颌骨节段缺失的实验取得了成功,为进一步研究怎样控制截骨;怎样控制牵引方向不发生偏差;下颌骨各部位受牵引力的影响会发生哪些变化,能否导致关节紊乱的发生等问题,我们设想建立其有限元模型,从生物力学角度对这些问题进行深入研究。本研究共分为四部分: 第一部分用于计算机辅助设计的镍钛记忆合金牵引器有限元模型的建立目的:探讨一种用于计算机辅助设计的镍钛记忆合金(NTMA)牵引器有限元模型的建立方法。方法:用Pro/E软件建立一个具有正弦波形、波长为60mm,振幅为10mm的镍钛记忆合金牵引器的几何模型,导入Marc软件,对其进行几何修复后生成实体单元,并按实际模拟边界条件,按镍钛合金定义初始条件和材料特性,最终得到镍钛记忆合金牵引器有限元模型。结果:建立了用于计算机辅助设计的镍钛记忆合金牵引器有限元模型,可以预测一定形状的牵引器在变形过程中(各时段)其本身结构中各节点、
【图文】：

应力图,应力,有限元建模,计算固体力学

变形恢复到原长的卸载情况。对于牵引器的有限元模型在变形过程中其本身结构中各点所受的应力情况，也可通过图形等数据的输出而清晰的反映出来(图4)。讨论有限元建模是有限元分析所必须的数据前置处理过程，也是有限元方法在实际应用中的主要困难。经验表明，有限元建模在整个有限元分析工作量中占70%一80%左右，因此，如何快速、准确、高质量地进行自动化的有限元建模，，一直是计算固体力学的重要研究方向。CAD是信息技术和设计技术密切结合而形成的一门高新技术。它对于提

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数值越大，颜色越暗。共得到52幅有限元模型的瞬时应力云图(包括两张初始状态的云图)镍钦记忆合金牵引器从最大变形到恢复原状的卸载过程见图1。2动态可视化应力云图的显示把当前步变形后产生的静态云图覆盖上一步的云图，同时牵引器模型也发生响应的位移，这样就实现了场量变化的动态模拟。(见powerpoint的动画显示)讨论目前，三维FEA分析广泛用于与医学有关的材料、器械、术式等等的创新中，它是全面描绘非均质性和具有不规则几何形态材料所受应力的唯一方法，为诊断、手术计划的制定、解剖组织研究、生理参数测量等提供有效的信息，它带来的是精确的计算和劳动的极大节约。同时，将产生大量的数字信息，如何对这些数据进行有效的处理是设计者关心的问题，科学计算的动态可视化正是不断改进的方向之一
【学位授予单位】：中国人民解放军军医进修学院
【学位级别】：博士
【学位授予年份】：2005
【分类号】：R782

【引证文献】